DE3026482A1

DE3026482A1 - Magnetischer markierstreifen

Info

Publication number: DE3026482A1
Application number: DE19803026482
Authority: DE
Inventors: Richard Harold Brevard County Fla. Richardson
Original assignee: EVANS SAMUEL CORNELIOUS
Current assignee: EVANS SAMUEL CORNELIOUS
Priority date: 1980-07-12
Filing date: 1980-07-12
Publication date: 1982-02-04

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Markierstreifen zur Erzeugung eines Signals innerhalb einer Abfragezone, in der ein sich periodisch änderndes Magnetfeld mit einer vorbestimmten Grundfrequenz vorhanden ist, wobei das vom Markierstreifen erzeugte Signal von einer Abtasteinrichtung aufgenommen und bei Feststellurg einer in ihm vorhandenen Harmonischen höherer Ordnung der Grundfrequenz eine Anzeige erzeugt wird, welcher aus einem Signalstreifen aus ferromagnetischem Material mit einer geringen Ko-erzitivkraft besteht, auf den ferromagetisches Material aufgebracht ist, dessen Koerzitivkraft deutlich größer ist als die des Materials des Signalstreifens.
Es sind bereits unterschiedliche Arten von Diebstahlssicherungen bekannt, bei denen verdeckt an oder in Gegenständen Markierelemente untergebracht werden, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen, das bei Erregung mit einem sich periodisch mit einer Grundfrequenz ändernden magnetischen Signal ein Signal abstrahlen, das Harmonische höherer Ordnung der Grundfrequenz enthält. Bei einigen dieser Systeme enthält das Markierelement ein Kontrollelement, das permanent magnetisiert werden kann, um das ferromagnetische Signalmaterial des Markierelementes magnetisch zu sättigen, so daß das Abstrahlen von Harmonische höherer Ordnung enthaltenden Signalen unterdrückt wird, wenn das Markierelement deaktiviert wurde.
Bei einem bekannten Diebstahlssicherungssystem (US-PS 3 531 442) nimmt der Sensor von dem ferromagnetischen Markierelement ein nichtlineares Signal auf, dessen Frequenz gleich der Differenz zwischen den beiden Frequenzen von zwei Erregersignalen ist. Dazu wird ein verhältnismäßig großes Markierelement mit Permanentmagneten benötigt, die das ferromagnetische Grundmaterial des Markierelementes, das eine verhältnismäßig geringe Koerzitivkraft hat, aktivieren oder deaktivieren.
Es ist ferner bereits ein ferromagnetisches Markierelement in Form eines Streifens aus Material mit geringer Koerzitivkraft bekannt (US-PS 3 820 104), in dem eine Anzahl kreisförmiger Löcher vorgesehen sind. Über die gesamte Länge des Streifens ist ein Streifen aus ferromagnetischem Material höherer Koerzitivkraft befestigt, so daß sich eine Anzahl von Magnetpolpaaren im Streifen ergibt, wenn dieser in ein vorgegebenes Magnetfeld eingebracht wird, wodurch die Erzeugung von Signalen mit Harmonischen höherer Ordnung verhindert wird.
Die Herstellung dieses Markierstreifens ist verhältnismäßig teuer, da ein großes Stück eines magnetisierbaren Materials mit hoher Koerzitivkraft benötigt wird, das zudem den Markierstreifen schwer und steif macht. Ferner ergibt sich ein großer Herstellungsaufwand, weil im Trägerstreifen zunächst kreisförmige Löcher hergestellt und dann sichergestellt werden muß, daß der aufgebrachte Streifen aus Material mit hoher Koerzitivkraft die Mitten der Löcher überdeckend befestigt wird. Ein anderer bekannter Markierstreifen (US-PS 3 765 007) besteht aus einem ferromagnetischen Band oder Streifen, der ferromagnetische Elemente oder Bereiche mit unterschiedlicher Koerzitivkraft aufweist, so daß sich die Magnetisierung der verschiedenen Elemente oder Bereiche in einem sich periodisch ändernden Magnetfeld nacheinander umkehrt, d.h. es werden Elemente oder Bereiche mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften vorgesehen, um bei Vergrößerung des Magnetfeldes die Elemente oder Bereiche nacheinander in einen anderen magnetischen Zustand zu bringen und dadurch ein Identifiziersignal abzustrahlen. Ein derartiger Markierstreifen ist verhältnismäßig aufwendig in der Herstellung, was bei einem Massenprodukt von besonderem Nachteil ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfach aufgebauten Markierstreifen zu schaffen, der sich mit geringen Kosten als Massenprodukt herstellen läßt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Markierstreifen der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß der Signalstreifen gegenüber seiner Breite verhältnismäßig lang ausgebildet ist sowie in einem ersten, unmagnetisierten Zustand infolge des Magnetfeldes im Abfragebereich Harmonische enthaltende Signale abstrahlt und in einem zweiten Zustand in diesem Magnetfeld kein Harmonische enthaltendes Signal abstrahlt, und daß das die größere Koerzitivkraft aufweisende ferromagnetische Material in Form von mehreren Kontrollelementen im Abstand voneinander auf dem Signalstreifen angeordnet ist, wobei die Breite der Kontrollelemente im wesentlichen gleich der Breite des Signalstreifens ist und wobei die Kontrollelemente in einem ersten, unmagnetisierten Zustand den Signalstreifen in den ersten Zustand und in einem zweiten, magnetisierten Zustand den Signalstreifen in den zweiten Zustand schalten.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das auf eine Rolle aufgewickelte Bahnmaterial für die Herstellung der erfindungsgemäßen magnetischen Markierstreifen sowie die Aufbringung mehrerer Streifen von ferromagnetischem Kontrollmaterial auf das Bahnmaterial.
Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht einen erfindungsgemäßen magnetischen Markierstreifen.
Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht den Markierstreifen aus Fig.
Fig. 4 zeigt einen aus der US-PS 3 820 103 und der US-PS 3 820 104 bekannten magnetischen Markierstreifen.
In Fig. 2 ist ein magnetischer Markierstreifen 10 gezeigt, der aus einem Signalstreifen aus ferromagnetischem Material mit einer verhältnismäßig geringen Koerzitivkraft von etwa 0,1 Oersted bis etwa 0,01 Oersted besteht. Der Signalstreifen 11 besteht aus einem länglichen, im wesentlichen rechteckförmigen Stück, das einen offenen Streifen bildet, d.h. einen Streifen, der bei Magnetisierung getrennte Pole aufweist, und nicht endlos ist oder mit sich überdeckenden Bereichen aufgewickelt wurde. Das Material des Streifens ist so gewählt, daß seine ferromagnetischen Teilchen ihre Polarität bei jeder sinusförmigen Änderung eines magnetischen Abfragefeldes ändern. Dabei wird der Signalstreifen 11 üblicherweise derart in den Abfragebereich eingebracht, daß seine Hauptabmessung bzw. seine Längsachse 12 parallel zu dem sich sinusförmig ändernden Magnetfeld gerichtet ist. Üblicherweise hat das Magnetfeld eine Spitzenamplitude von etwa 1 Gauß und eine Frequenz zwischen 60 Hz und 10 kHz.
Als Material für den Signalstreifen 11 wird üblicherweise eine leitfähige, ferromagnetische Legierung aus Nickel, Molybdän, Mangan und Eisen verwendet, die als Mopermalloy oder einfach als Permalloy bezeichnet wird.
Das Material des Streifens 11 ist so geglüht, daß sich eine maximale Empfindlichkeit bei der endgültigen Koerzitivkraft (H ) ergibt, die zwischen 0,01 Oersted und c 0,1 Oersted liegt, wobei eine Koerzitivkraft von weniger als 0,05 Oersted bevorzugt ist und wobei das Verhältnis von BR/RS 0,6 bis 0,8 und typischerweise 0,7 beträgt. Obwohl für die Erfindung nicht wesentlich, sei erwähnt, daß das verwendete Signalstreifenmaterial eine verhältnismäßig große Permeabilität von etwa 200.000 Gauß/Oersted hat.
Der Signalstreifen 11 hat vorzugsweise eine Dicke von 0,018 mm und eine Breite von 3,18 mm. Diese Abmessungen sind jedoch nicht kritisch und können ohne weiteres bis zu -20 % geändert werden, ohne daß sich im Betrieb eine nennenswert veränderte Wirkung ergibt. Die Länge des Signalstreifens 11 in Richtung seiner Längsachse 12 beträgt im allgemeinen etwa 7,6 cm, kann jedoch in Abhängigkeit vom Anwendungszweck und dem im zu kenhzeichnenden Gegenstand zur Verfügung stehenden Raum weniger als 5 cm oder auch bis zu 18 cm betragen.
Der Signalstreifen 11 hat einen ersten oder unmagnetisierten Zustand, in dem er ein Harmonische enthaltendes Signal abstrahlt, wenn er mit einem periodischen, magnetischen Signal der Grundfrequenz, etwa dem Abfragesignal erregt wird. Obwohl irgendwelche Signale mit Harmonischen höher Ordnung empfangen werden können, um das Vorhandensein des Signalstreifens im ersten Zustand anzuzeigen, werden üblicherlicherweise die 18. bis 20.
Harmonische oder Oberwelle der Grundfrequenz des Abfragesignales ermittelt. In einem zweiten oder magnetisierten Zustand strahlt der Signalstreifen 11 keine Harmonische enthaltenden Signale ab, wenn er erregt wird, oder zumindest nur ein Signal, das sich in seinem Gehalt an Harmonischen von dem typischerweise im ersten Zustand abgestrahlten Signal wesentlich unterscheidet.
Der in Fig. 2 dargestellte Signalstreifen weist ferner mehrere Kontrollelemente 21, 22, 23 und 24 auf, die in der nachfolgenden Beschreibung zur Vereinfachung und wegen ihrer gleichen Form und Eigenschaften auch mit 20 bezeichnet werden. Die Kontrollelemente sind im Abstand voneinander und in Richtung der Längsachse 12 verteilt auf dem Signalstreifen befestigt. Sie bestehen aus einem ferromagnetischen Material mit einer Koerzitivkraft, die zumindest das 500-fache, vorzugsweise das 1000-fache der verhältnismäßig geringen Koerzitivkraft des Signalstreifens 11 beträgt. Die minimale Koerzitivkraft sollte mindestens 100 Oersted und vorzugsweise 150 bis 250 Oersted betragen. Die Kontrollelemente 20 sollten eine Remanenz (B ) von mindestens 5000 Gauß, vorzugsweise von 8000 Gauß bis 12.000 Gauß aufweisen.
Sie werden üblicherweise aus einer Legierung aus Kobalt, Vanadium und Eisen hergestellt, die als Vicalloy bekannt ist.
Die Breite der Kontrollelemente 20, d.h. ihre Abmessung senkrecht zur Längsachse 12 des Signalstreifens 11 ist im allgemeinen gleich der Breite des Signalstreifens 11. Typische Abmessungen der Kontrollelemente 20 sind eine Breite von 3,18 mm, eine Länge von 3,81 mm und eine Dicke von 0,05 mm. Untersuchungen haben gezeigt, daß unterhalb einer minimalen Größe der Kontrollelemente 20 keine zufriedenstellende Funktion in Zusammenhang mit dem Signalstreifen 11 erreicht wird. Diese minimale Abmessung beträgt üblicherweise 3,81 x 3,18 x 0,05 cm.
Größere Kontrollelemente 20 arbeiten mit gleicher Wirksamkeit, führen jedoch sowohl zu einer Erhöhung der Materialkosten als auch zu Nachteilen infolge der sich ergebenden größeren Abmessungen der gebildeten Markierstreifen 10.
Sind die Kontrollelemente 20 nicht magnetisiert, strahlt der Signalstreifen 11 in einem abfragenden Magnetfeld der Grundfrequenz mit höheren Harmonischen ab, wobei die Kontrollelemente 20 diesen Vorgang üblicherweise nicht beeinträchtigen. Die Hauptaufgabe der Kontrollelemente 20 besteht darin, den Signalstreifen 11 in seinem zweiten oder magnetisierten Zustand, der durch das Fehlen von höheren Harmonischen im abgestrahlten Signal oder zumindest durch eine deutliche Änderung der abgestrahlten Signale gekennzeichnet ist, magnetisch zu verriegeln. Wenn die Kontrollelemente 20 dauerhaft magnetisiert werden, bilden sie Magnetpole aus, die sich im allgemeinen benachbart zu den die Breitenabmessung begrenzenden Kanten der Kontrollelemente 20 und des Signalstreifens 11 befinden. Die zwischen den Magnetpolen der Kontrollelemente 20 verlaufenden magnetischen Feldlinien halten das ferromagnetische Material in den benachbarten Abschnitten des Signalstreifens 11 in entsprechender Ausrichtung, d.h. üblicherweise senkrecht zur Längsachse 12, selbst wenn ein starkes Abfragesignal vorhanden ist. Die Remanenz der Kontrollelemente 20 verhindert eine Umkehrung der ferromagnetischen Elemente im Signalstreifen 11 infolge des magnetischen Abfragesignals. Daher muß die Remanenz der Kontrollelemente 20 in einem gewissen Abstand von ihnen noch eine ausreichend große Wirkung hervorrufen, so daß die ferromagnetischen Elemente des Signalstreifens 11 wirksam magnetisiert oder gesättigt werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß das magnetische Abfragesignal -nicht so groß ist, daß es die dauerhafte Magnetisierung der Kontrollelemente hervorruft. Vielmehr ist das Abfragesignal wesentlich schwächer, jedoch ausreichend stark, um die bei Abfrage vom Signalstreifen 11 abgestrahlten Signale der höheren Harmonischen zu erregen. Demgegenüber werden die Kontrollelemente 20 durch Anlegen eines verhältnismäßig großen magnetischen Gleichfeldes im Bereich des Markierstreifens magnetisiert.
Dieses magnetische Gleichfeld hat typischerweise eine Größenordnung von 250 Oersted. Dieses starke Magnetfeld bringt die Kontrollelemente 20 in einen permanent magnetischen Zustand, wodurch der Signalstreifen 11 desensibilisiert wird. Andere übliche Verfahren zum Magnetisieren und Entmagnetisieren der Kontrollelemente 20, etwa die Verfahren gemäß US-PS 3 765 007 können ebenfalls angewendet werden.
Die Kontrollelemente 20 werden auf dem Signalstreifen in einem Abstand voneinander angeordnet, der durch die Remanenz des für sie verwendeten Materials bestimmt ist. In einem Ausführungsbeispiel betrug dieser Abstand etwa 3,18 mm, so daß dann die ferromagnetischen Elemente in den Abschnitten des Signalstreifens 11 zwischen den Kontrollelementen 20 in einen magnetisch gesättig-.ten Zustand kamen.
Wie in Fig. 1 dargestellt, lassen sich die magnetischen Markierstreifen 10 auf einfache und preiswerte Weise dadurch herstellen, daß man auf eine Bahn aus Signalstreifenmaterial Materialstreifen zur Bildung der Kontrollelemente aufbringt, und dann das Bahnmaterial in Querrichtung zerschneidet, um auf diese Weise die magnetischen Markierstreifen 10 zu erhalten. Hierzu wird das aufgerollte Bahnmaterial 11 von der von einer Welle 41 gehaltenen Rolle abgezogen. Die Materialstreifen 51, 52, 53, 54, die aus dem ferromagnetischen Material für die Kontrollelemente bestehen, befinden sich auf einer gemeinsamen Achse 56 und bilden so eine Einheit 50. Der Abstand zwischen den aufgerollten Materialstreifen 51, 52, 53, 54 muß eingehalten werden, damit die Materialstreifen im gewünschten Abstand auf die obere Fläche des Bahnmaterials 11 aufgebracht werden können. Die Materialstreifen der Kontrollelemente werden dann mittels zweier Druckwalzen 61 und 62 auf das Bahnmaterial aufgedrückt und mit diesem verbunden. Die Druckwalzen 61 und 62 ziehen die Materialstreifen und das Bahnmaterial ab, und an ihrer anderen Seite tritt das mit den Materialstreifen versehene Bahnmaterial aus. Je nach den Materialien, die als Materialstreifen und als Bahnmaterial verwendet werden, kann zu deren Verbindung ein nichtmagnetischer Klebstoff benutzt werden. Ferner kann an der Unterseite des Bahnmaterials 11 Papier oder ein anderes nichtmagnetisches Trägermaterial angebracht werden, mit dessen Hilfe die Markierstreifen an den zu kennzeichnenden Gegenständen durch Klebung befestigt werden können.
Nach dem Verbinden der beiden Materialien wird das Bahnmaterial einer schematisch dargestellten Schneideinrichtung 70, 71 (Fig. 1) zugeführt, die die Materialbahn senkrecht zu ihrer Längsachse, die senkrecht zur Längsachse 12 der Markierstreifen 10 verläuft, zerschneidet.
Nach dem ersten Schnittvorgang können die Walzen 61 und 62 schrittweise bewegt werden, um der Schneideinrichtung die gewünschten Längen des Bahnmaterials 11 zuzuführen, so daß dann jeweils ein Markierstreifen 10 abgeschnitten wird. Es ist ohne weiteres klar, daß die Herstellung einer großen Anzahl von im wesentlichen g le ichgeformten magnetischen Markierstreifen dadurch erfolgen kann, daß man auf Rollen gewickelte Materialien einsetzt, um dann beim Abrollen die Materialstreifen der Kontrollelemente mit dem Bahnmaterial der Signalstreifen zu verbinden.

Claims

Magnetischer Markierstreifen A r, s p r ü c h e 1. Magnetischer Markierstreifen zur Erzeugung eines Signals innerhalb einer Abfragezone, in der ein sich periodisch änderndes Magnetfeld mit einer vorbestimmten Grundfrequenz vorhanden, ist, wobei das vom Markierstreifen erzeugte Signal von einer Abtasteinrichtung aufgenommen und bei Feststellung einer in ihm varhandenen Harmonischen höherer Ordnung der Grundfrequenz eine Anzeige erzeugt wird, welcher aus einem Signalstreifen aus ferromagnetischem Material mit einer geringen Koerzitivkraft besteht auf den ferromag;netis.ches Material aufgebracht ist, dessen Koerzitivkraft deutlich grober ist als die des Materials des Signalstreifens, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalstreifen (11) gegenüber seiner Breite verhältnismäßig lang ausgebildet ist sowie In eine ersten, unmagnetisierten Zustand infolge des Magnetfeldes im Abfragebereich Harmonische enthaltende Signale abstrahlt und in einem zweiten Zustand in diesem Magnetfeld kein Harmonische enthaltendes Signal abstrahlt, und daB das die größere Koerzitivkraft aufwelsende ferromagnetische Material in Form von mehreren Kontrollelementen (21, 22, 23, 24) im Abstand voneinander auf dem Signalstreifen (11) angeordnet ist, wobei die Breite der Kontrollelemente (21, 22, 23, 24) im wesentlichen gleich der Breite des Signalstreifens (11) ist und wobei die Kontrollelemente (21, 22, 23, 24) in einem ersten, unmagnetisierten Zustand den Signalstreifen (11) in den ersten Zustand und in einem zweiten, magnetisierten Zustand den Signalstreifen (11) in den zweiten Zustand schalten.
2. Markierstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft des Signalstreifens (11) im Bereich von 0,01 Oersted bis 0,1 Oersted und die Koerzitivkraft der Kontrollelemente (21, 22, 23, 24) im Bereich von 100 Oersted bis 2.500 Oersted liegt.
3. Markierstreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft der Kontrollelemente (21, 22, 23, 24) mindestens das 500-fache der Koerzitivkraft des Signalstreifens (11) beträgt.
4. Markierstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Breite begrenzenden Kanten der Kontrollelemente (21, 22, 23, 24) mit den die Breite begrenzenden Kanten des Signalsstreifens (11) fluchten.
5. Markierstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Magnetpole jedes Kontrollelementes (21, 22, 23, 24) im zweiten, magnetisierten Zustand benachbart zu den die Breite begrenzenden Kanten des Signalstreifens (11) befinden.
6. Markierstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Kontrollelemente (21, 22, 23, 24) geringer ist als ihre Breite.
7. Verfahren zur Herstellung eines Markierstreifens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein magnetisierbares Bahnmaterial mit geringer Koerzitivkraft achsparallel zu dessen Längsachse zumindest zwei verhältnismäßig schmale Streifen eines magnetisierbaren Materials mit deutlich höherer Koerzitivkraft aufgebracht und mit dem Bahnmaterial verbunden werden und daß das Bahnmaterial und die mit ihm verbundenen Streifen zur Bildung der Markierstreifen quer zur Längsachse des Bahnmaterials zerschnitten werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnmaterial zum Aufbringen der Streifen sowie zum nachfolgenden Zerschneiden schrittweise entsprechend der gewünschten Breite der herzustellenden Markierstreifen in Richtung seiner Längsachse bewegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen beim Aufbringen auf das Bahnmaterial in einem vorbestimmten Abstand voneinander gehalten werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen in einem Abstand voneinander gehalten werden, der zumindest gleich der Breite eines Streifens ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnmaterial und die Streifen senkrecht zur Längsachse des Bahnmaterials zerschnitten werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnmaterial und die Streifen durch Klebung miteinander verbunden werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen nach dem Zerschneiden des Bahnmaterials derart magnetisiert werden, daß die Magnetpole jedes durch jeweils einen Streifenabschnitt gebildeten Kontrollelementes auf einer Achse parallel zur Längsachse des Bahnmaterials liegen.